收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

武汉地铁施工引起地面沉降预测方法研究

莫云  
【摘要】: 随着我国城市交通现代化建设的不断升温,地铁建设已在我国大部分城市如火如荼地展开,素有“九省通衢”美誉的湖北省武汉市也于近年开始了地铁建设。然而人类大兴土木建设城市必然会造成城市环境损伤,其中土体开挖引起的地面沉降问题在工程实践中引起了人们广泛关注。地铁隧道建造在地质结构复杂、岩土特性不均匀的地层中,在各种施工营力的作用和自然因素的影响下,其工程性态和安全状况随时都在发生变化。如果出现异常,又不能及时掌握,任其发展,其后果不堪设想。地铁隧道施工引起的地面沉降会带来两个方面的重大问题:第一,施工场地内过大的地面沉降将严重威胁施工人员的生命安全及工程的顺利进行;第二,地面沉降对周边道路、建筑、地下管线等设施造成极大安全隐患。 论文研究区间——武汉地铁2号线广埠屯-名都站区间(第24标段)隧道主要按矿山法设计和施工,现场监控量测是此工法的重要组成部分。监测数据是岩土体对人为或自然所加的影响所表现出来的各种反应的量化信息。通过对这些信息进行反分析,可以了解岩土体目前所处的状态,并预测其可能的变化趋势。从隧道施工监测数据入手,研究影响沉降量的三大因素:空间x、时间t及岩性参数、ψ与它的相关性,进行沉降量影响因素的敏感性分析并求解它们与沉降量的函数关系;基于空间预测法(工程地质预测法、Peck法)及时间预测法(Logistic时间函数模型、灰色Verhulst预测模型),并运用现场量测数据与其预测数据加以对比检验,建立了适用于研究区间的地面沉降预测模型,实现了对地铁施工引起地面沉降的前期区域性及长期预报。预测结果表明,将上述方法综合运用于研究区间地铁施工引起的地面沉降是可行、有效的。 论文完成了以下研究内容: (1)隧道纵向地面最大沉降量Smax的预测(计算)是整个空间预测的首要环节,其影响因素较多,运用数理统计中的方差分析方法,对影响地面沉降的4个岩土力学因素做了单因素方差分析。根据该分析结果进行了隧道纵向地面最大沉降量影响因素敏感性分析,结果表明:在本研究区间内隧道埋深对最大沉降量的敏感度很小,在所给定的范围内其影响可以不计;工程地质参数的敏感性排序为摩擦角粘聚力压缩模量,它们是影响沉降量的主导因素。 (2)运用工程地质预测法对研究区间内隧道开挖引起的纵向地面最大沉降量进行预测,根据敏感性分析结果建立了3类12种预测模型,各模型的预测精度基本都能达到80%。在选取其中一种模型公式进行地面沉降预测时,运用其它一种或几种模型公式加以检验,以取得更准确、更具有说服力的预测结果;若需要偏安全的预测,可以使用最大值作为预测结果。 (3)运用Peck法进行隧道地面沉降预测时,除了需要参数Smax外还必须已知适合于研究区域内特殊地质条件的沉降槽宽度i。该参数i随区域特殊地质条件的变化很大,这导致Peck方法的运用具有很强的区域性。运用最小二乘法对研究区间的横向沉降量实测数据进行了高斯曲线(即Peck曲线)拟合分析,结果说明运用Peck法进行本区间隧道施工引起的横向地面沉降预测研究是可行的,其沉降槽曲线可以很好的拟合及预测本区间地铁隧道施工引起的地面沉降情况。 (4)用拟合值与前人提出的i值计算公式计算结果进行了对比分析:由Knothe公式和Attewell公式所得沉降槽宽度系数k约为0.5,拟合值平均是其1.73倍;由Atkinson公式所得沉降槽宽度系数k约为0.4,拟合值平均是其2.13倍;由Clough公式所得沉降槽宽度系数k约为0.43,拟合值平均是其2.0倍;将这些倍数作为修正系数可对不同的i值计算公式做相应的系数修正,使之能够满足不同地域特殊地质条件i值的计算需要。其中由Peck提出的计算式i/R=(H/2R)n(n为待定系数),通过对拟合i值的反算,可以得出对于本区间待定系数n,从而可以得到适用于本区间i值计算的修正Peck经验公式。计算结果得到待定系数n在本区间的取值为1.5~1.9之间,平均可取为1.7。 (5)提出了适用于本研究区间的沉降槽宽度系数k的取值范围,填补了该系数在武汉地区的空白。研究结果表明:隧道纵向中线埋深与沉降槽宽度i在本区间也大致存在简单的线性关系即i=kz,且在本区间地层多为粘土、粉质粘土、粘土夹碎石情况下的k值宜取为0.7~0.9之间;且当隧道中线埋深为10m~15m之间时,约50%的监测断面系数k可取值为0.8,最大可取值为0.95,总体上其平均值约为0.86。 (6)结合工程地质预测法及Peck法的两种空间预测模型,对地铁隧道开挖导致的场地内及其附近地域的地面沉降分布情况作了先期区域性预测,精度达到80%以上。这有助于地铁施工的前期规划,也有助于相关部门作出合理的搬迁、管制等决策。 (7)运用Logistic时间函数对研究区间内隧道开挖引起的纵向地面最大沉降量随时间变化规律进行分析,提出了沉降量-时间曲线上5个关键点的概念。关键点的提出,具有模型参数求解以及工程安全、经济等多方面意义;用模型参数解析法求解了十个监测点Logistic曲线达到各自关键点的最大沉降量及平均时间,据此总结了该区间隧道地面沉降发展的规律、建立了针对该区间隧道地面沉的Logistic时间预测经验模型。将该模型用于其它监测点沉降量预测,其预测结果均通过了拟合精度检验。 (8)根据灰色预测理论,建立了研究区间内隧道开挖引起的纵向地面最大沉降量时间预测灰色Verhulst模型。运用新陈代谢原则并结合关键点时间加以优化,进而建立了动态灰色Verhulst预测模型,同时发现影响动态灰色预测模型精度的主要因素有两个:发展系数α及精度参数(?)。优化后的动态Verhulst模型其预测效率及精度得到了大幅度提高,更能满足地铁工程的实时需要。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 朱才辉;李宁;;西安地铁施工诱发地表沉降及对城墙的影响[J];岩土力学;2011年S1期
2 廖爱君;;华丽的转身——武汉地铁施工纪实[J];企业文明;2013年01期
3 李昂;孙文彬;张美娟;;基于ArcGIS的地铁施工中地层变形模拟研究[J];地理信息世界;2008年05期
4 吴成宇;项薇;韩乐琦;何淑波;石钟淼;黄益槐;;基于地铁施工事故案例的机器学习灾害预测方法[J];数学的实践与认识;2022年01期
5 侯公羽;刘伟;李乐;马小云;母雪珂;刘奕均;;多风险因素耦合的地铁施工安全系统脆弱性分析[J];土木工程学报;2022年02期
6 马鸣;张强;辛悦琳;;地铁施工中的工程质量控制技术分析[J];集成电路应用;2021年02期
7 孔祥国;成连华;李超;蔡雨初;;安全工程专业本科必修课程《城市地铁施工与安全》建设[J];高教学刊;2021年06期
8 贡鹏杰;;地铁施工企业成本管理研究[J];纳税;2021年10期
9 廖旭军;;建筑信息模型技术在地铁施工进度风险管理中的应用[J];建筑技术开发;2021年07期
10 常泽民;;探究市政地铁施工中的质量管理[J];中华建设;2021年07期
11 张鹏;徐桃;王涛;姚争;刘腾飞;;城市地铁施工渗漏水原因与防水策略分析[J];住宅与房地产;2021年16期
12 夏从阳;;对新形势下地铁施工试验检测管理的措施研究[J];居舍;2021年23期
13 钱城;;城市道路与地铁施工交叉工程管理办法[J];中华建设;2021年11期
14 彭海中;;拱盖法关键技术在地铁施工中的应用[J];工程技术研究;2021年12期
15 赵陈辉;;暗挖地铁施工管理探讨关键要点[J];地产;2019年19期
16 郭涛;见婷婷;;如何妥善处置市政地下管线减少对地铁施工影响[J];科技创新导报;2019年34期
17 张萌;;复杂地质条件下的地铁施工技术[J];建筑技术开发;2020年02期
18 米攀峰;;地铁施工中地下管线保护监理工作的探讨及研究[J];价值工程;2020年06期
19 章俊;;地铁施工阶段安全管理的有效措施[J];工程建设与设计;2020年07期
20 陈平;周红;舒婷;;我国近海城市地铁施工事故统计分析[J];现代城市轨道交通;2020年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 刘军;;北京地铁施工中若干环境岩土工程问题[A];城市地下空间开发与地下工程施工技术高层论坛论文集[C];2004年
2 马秉务;李杰;;大粒径卵砾石地层勘察手段及对地铁施工影响研究[A];2019年中国土木工程学会轨道交通分会第七届勘测专业技术交流会论文集[C];2019年
3 郭志明;何福军;穆海兵;张扬;;地铁施工中的深基坑变形监测[A];《市政技术》2015增刊(2)——北京地铁14号线工程论文专辑[C];2015年
4 刘洋洋;孙守礼;;沈阳地铁施工对地下水环境的影响及对策分析[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第三卷)[C];2009年
5 潘国荣;陈晓龙;;城市地铁施工建设中自动变形监测系统的研发及应用[A];中国测绘学会第九次全国会员代表大会暨学会成立50周年纪念大会论文集[C];2009年
6 ;北京市政建设集团地铁施工创全国纪录[A];2009中国城市地下空间开发高峰论坛论文集[C];2009年
7 卢浩;王明洋;王德荣;刘扬;;地铁施工期间安全风险管理探讨[A];第2届全国工程安全与防护学术会议论文集(上册)[C];2010年
8 杨壮志;;地铁施工安全风险管理实践[A];2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C];2012年
9 覃国添;刘光辉;蒋金勇;;拥堵地区地铁施工交通疏解研究[A];公交优先与缓堵对策——中国城市交通规划2012年年会暨第26次学术研讨会论文集[C];2012年
10 刘建航;;上海地铁施工与邻近建筑施工的环境保护技术[A];中国土木工程学会第八届年会论文集[C];1998年
11 王玉君;;略谈降低地下水位法在南京地铁施工中的应用[A];中国土木工程学会隧道及地下工程学会第七届年会暨北京西单地铁车站工程学术讨论会论文集(上)[C];1992年
12 扈森;;再谈广州地铁施工方法[A];中国土木工程学会隧道及地下工程学会第九届年会论文集[C];1996年
13 王良;油新华;黄修云;;地铁施工风险的综合分析系统[A];2005全国地铁与地下工程技术风险管理研讨会论文集[C];2005年
14 徐秀文;孟学仲;张创;孙守元;杨沫;李海;;施工坐标系建立以及在地铁施工中的应用[A];《市政技术》2015增刊(2)——北京地铁14号线工程论文专辑[C];2015年
15 杨昆鹏;陈一飞;周浩;高雪涛;刘海龙;;基于ANSYS的地铁施工三维仿真模拟及分析[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2011年
16 董强;;地铁施工精密导线(网)布设精度的探讨[A];天津市市政(公路)工程研究院院庆五十五周年论文选集(1950~2005)下册[C];2005年
17 张郭艳;宋业利;刘勇;;地铁施工对城市交通的影响及对策分析[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
18 G.Sochatzy;范元勋;;在维也纳地铁施工中利用岩土劈裂灌浆技术抬高一座建筑物[A];岩石与混凝土灌浆译文集[C];1995年
19 贺长俊;李兴高;刘维宁;;论管线受邻近地铁施工影响的风险分析和风险评价[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年
20 吴波;杨仲杰;;城市地铁施工对近邻长桩桥基的影响研究[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集(下册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 胡众;合肥地铁施工安全风险分析与控制措施研究[D];合肥工业大学;2019年
2 董超;地铁施工动态安全知识地图及可视化研究[D];华中科技大学;2019年
3 王帆;地铁施工安全风险建模及演化研究[D];华中科技大学;2013年
4 王熠琛;基于性能的工程风险管理及其在地铁施工风险评价中的应用[D];北京工业大学;2020年
5 郑艳;复杂条件下地铁施工地层变形机理及对桥桩破坏研究[D];辽宁工程技术大学;2013年
6 秦东平;地铁施工变形对邻近建筑物安全影响分析[D];北京交通大学;2016年
7 杨丽明;地铁浅埋暗挖隧道施工对超近距房屋的安全影响研究[D];北京交通大学;2008年
8 沈建文;北京地铁工程施工对既有市政桥梁基础的影响及评估研究[D];北京交通大学;2015年
9 胡荣明;城市地铁施工测量安全及安全监测预警信息系统研究[D];陕西师范大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 莫云;武汉地铁施工引起地面沉降预测方法研究[D];中国地质大学;2010年
2 张莉;成都地铁项目施工阶段安全风险分级分析研究[D];四川师范大学;2019年
3 许洲炬;地铁施工质量安全隐患排查机制与应用案例研究[D];华中科技大学;2019年
4 黑永健;基于文本挖掘的地铁施工隐患分析及可视化研究[D];华中科技大学;2019年
5 葛心怡;南昌市轨道交通建设施工交通组织和交通改善研究[D];华东交通大学;2019年
6 王开禾;基于BIM平台的地铁施工安全预警及信息集成方法研究[D];上海交通大学;2017年
7 张健;地铁施工社会风险评价分析研究[D];上海交通大学;2017年
8 高始军;地铁施工中站站密贴下穿暗挖施工技术设计与实现[D];山东大学;2018年
9 王玮;地铁施工中安全氛围对险兆事件的影响研究[D];西安工业大学;2018年
10 王慧;地铁施工中人-环安全风险因素耦合作用研究[D];西安工业大学;2018年
11 姜金言;岩石城市地铁施工应用复合式TBM风险研究[D];兰州交通大学;2017年
12 张帅兵;基于模糊综合理论的郑州地铁5号线某区间施工风险管理研究[D];华北水利水电大学;2018年
13 马佰乐;地铁施工过程安全风险预警方法研究[D];大连交通大学;2016年
14 刘嘉欣;基于地铁施工阶段危险源的险兆事件管理研究[D];西安科技大学;2018年
15 魏文景;基于本体论的地铁施工安全风险管理研究[D];中国矿业大学;2018年
16 张娟娟;基于系统动力学的地铁施工项目安全成本优化管理研究[D];中国矿业大学;2018年
17 王金龙;地铁施工企业现场安全管理水平评价[D];西安工业大学;2016年
18 张惠惠;地铁施工中利益相关方网络关系研究[D];西安工业大学;2016年
19 张茜;基于监测数据的地铁施工风险事件耦合关系研究[D];华中科技大学;2017年
20 陈旺;地铁施工应急物资动态调度研究与应用[D];华中科技大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 通讯员 谷恒桦南京日报记者 吕宁丰 实习生 周蓉;地铁施工有了安全“紧箍咒”[N];南京日报;2007年
2 记者 吕华;强化统筹协调 加快建设进度 确保如期兑现对市民的庄严承诺[N];西安日报;2016年
3 记者 车阳阳;王浩慰问地铁施工医务媒体等一线工作者[N];西安日报;2020年
4 首席记者 张端 实习生 席雪静;高效处置各类地铁施工事件[N];西安日报;2018年
5 记者 拓玲;230处地铁施工点已复工万余人[N];西安日报;2020年
6 本报记者 戴升宝 通讯员 孙金晓 张鹏;中铁十局攻克两大地铁施工难题[N];济南日报;2021年
7 通讯员 何赟 记者 桑胜文;中铁十一局城轨公司 “安全解锁”方案让地铁施工化险为夷[N];中国铁道建筑报;2021年
8 通讯员 刘石顺 肖秀珠 陈浩;“总承包”打造地铁施工新速度[N];中国铁道建筑报;2021年
9 记者 陈敏灵;市领导检查地铁施工安全生产工作[N];福州日报;2019年
10 记者 罗莉琼;市领导率队检查地铁施工安全生产[N];深圳特区报;2020年
11 记者 王燕;加快地铁施工 尽快还道于民[N];西安日报;2010年
12 记者 顾荣 实习生 仵小梅 王瑞雪;人大代表视察地铁施工[N];西安日报;2009年
13 本报记者 邓昆伦 通讯员 张媛媛 沈雅月;打造地铁施工的“金字招牌”[N];中国铁道建筑报;2018年
14 本报评论员 杨于泽;想尽办法减轻地铁施工的阵痛[N];长江日报;2017年
15 记者 庄艳;进一步落实“路长制”改善市容市貌[N];南昌日报;2017年
16 记者 张彦宇 通讯员 李琳;地铁施工有何难题 电脑模拟提前可知[N];厦门日报;2017年
17 记者 侯若志;兰州地铁施工实现轨道铺设穿越黄河[N];甘肃日报;2017年
18 本报记者 邢汉夫;高温烤冰城 炙热中坚守[N];黑龙江日报;2017年
19 通讯员 解冰 丁明明 记者 杨广臣;中铁十二局以创新攻克厦门地铁施工难题[N];中国铁道建筑报;2017年
20 记者 甘霖;坚守安全稳定底线 保障城市安全运行[N];深圳特区报;2017年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978